CDN加速-内容分发网络

内容分发网络

 

（互联网技术）

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CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其基本思路是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，使内容传输得更快、更稳定。通过在网络各处放置节点服务器所构成的在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。其目的是使用户可就近取得所需内容，解决 Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

 

中文名

内容分发网络(CDN)

外文名

Content Delivery Network

简    称

CDN

类    型

智能虚拟网络

基    础

IP网络、缓存服务器

通俗理解

网站加速

目录

1. 1 服务模式
2. 2 主要优势
3. 3 接入资金

1. 4 挑选方法
2. 5 技术原理
3. 6 应用举例

1. 7 主要特点
2. 8 关键功能
3. 9 中国发展

服务模式

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内容分发网络是一种新型网络内容服务体系

，其基于IP网络而构建，基于内容访问与应用的效率要求、质量要求和内容秩序而提供内容的分发和服务。而从广义的角度，CDN代表了一种基于网络而构建的高质量、高效率、具有鲜明网络秩序的网络应用服务模式。

简单地说，内容分发网络是一个经策略性部署的整体系统，包括分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理4个要求，而内容管理和全局的网络流量管理是CDN的核心所在。通过用户就近性和服务器负载的判断，CDN确保内容以一种极为高效的方式为用户的请求提供服务。

总的来说，内容服务基于缓存服务器，也称作代理缓存，它位于网络的边缘，距用户仅有"一跳"之遥。同时，代理缓存是内容提供商源服务器的一个透明镜像。这样的架构使得CDN服务提供商能够代表他们客户，即内容供应商，向最终用户提供尽可能好的体验，而这些用户是不能容忍请求响应时间有任何延迟的。

主要优势

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在传统的动态系统的访问中，用户对网络的请求过程，一般需要经过网络中多台路由器的传输，最终将发送的请求交于动态系统来处理，但是由于IP网络本身的“尽力而为的原则”、网络链路中复杂的环境及硬件的不可靠性的确实存在，致使用户要出现重复发送的请求的现状，所以最终导致用户的请求在提交的过程中出现等待、数据加载时间过长的一些现象的普遍存在，这些在线提交式系统的缓慢直接地影响到办公人员的工作效率，这也是制约着很多大型企业在协同办公OA、ERP、SAP等信息化建设中，出现最多的问题。

而CDN分发解决方案解决了与静态网站相关的性能和可靠性问题，而在当今在线业务体验中，与分发静态和动态元素和应用相关的独特挑战，则由速网的动态网站加速来解决。

CDN能几乎涵盖国内所有线路。而在可靠性上， CDN 在结构上实现了多点的冗余，即使某一个节点由于意外发生故障，对网站的访问能够被自动导向其他的健康节点进行响应。CDN能轻松实现网站的全国铺设，不必考虑服务器的投入与托管、不必考虑新增带宽的成本、不必考虑多台服务器的镜像同步、不必考虑更多的管理维护技术人员。

使用CDN的好处

1. 不用担心自己网站访客，在任何时间，任何地点，任何网络运营商，都能快速打开网站。

2. 各种服务器虚拟主机带宽等采购成本，包括后期运维成本都会大大减少。

3. 给网站直接带来的好处就是：流量，咨询量，客户量，成单量，都会得到大幅度提升。

接入资金

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CDN的价格

提起CDN，一般人都会望而却步，因为CDN太贵，都是大企业才能用得起的贵族式服务，而如今面对中小企业的CDN技术开发已经实现，并进入市场开始运营。

现在市面上CDN提供商计费方式多样，有按每月最低消费的，有按带宽收费的，有按请求数收费的，有包月包季包年限制的，还有些大多人看不懂的技术指标收费的，总之比较复杂，CDN服务在所有计费方式中，中小企业一致认为按流量收费最为合理，另外大多按流量计费方式中会有时间限制，规定时间内用不完就会全部作废，对于流量把握不好的中小企业，存在相当一部分浪费。

挑选方法

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CDN选择标准

因为CDN技术牵涉到技术研发，以及售后问题解决的是否快捷，所以在选择cdn服务商时，一定选择技术研发实力强且专业的公司，以保证在售后出现问题时能得到及时的解决，大家在选择时还是选择专业的CDN服务商为上策。

技术原理

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CDN的基本原理为反向代理，反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个节点服务器。通过部署更多的反向代理服务器，来达到实现多节点CDN的效果。 [1] 

在描述CDN的实现原理，让我们先看传统的未加缓存服务的访问过程，以便了解CDN缓存访问方式与未加缓存访问方式的差别： [2] 

用户提交域名→浏览器对域名进行解析→得到目的主机的IP地址→根据IP地址访问发出请求→得到请求数据并回复

由上可见，用户访问未使用CDN缓存网站的过程为:

1)、用户向浏览器提供要访问的域名；

2)、浏览器调用域名解析函数库对域名进行解析，以得到此域名对应的IP地址；

3)、浏览器使用所得到的IP地址，向域名的服务主机发出数据访问请求；

4)、浏览器根据域名主机返回的数据显示网页的内容。

通过以上四个步骤，浏览器完成从用户处接收用户要访问的域名到从域名服务主机处获取数据的整个过程。CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层，如何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据，主要是通过接管DNS实现，下面让我们看看访问使用CDN缓存后的网站的过程：

流程图

通过上图，我们可以了解到，使用了CDN缓存后的网站的访问过程变为：

1)、用户向浏览器提供要访问的域名；

2)、浏览器调用域名解析库对域名进行解析，由于CDN对域名解析过程进行了调整，所以解析函数库一般得到的是该域名对应的CNAME记录，为了得到实际IP地址，浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到实际的IP地址；在此过程中，使用的全局负载均衡DNS解析，如根据地理位置信息解析对应的IP地址，使得用户能就近访问。

3)、此次解析得到CDN缓存服务器的IP地址，浏览器在得到实际的IP地址以后，向缓存服务器发出访问请求；

4)、缓存服务器根据浏览器提供的要访问的域名，通过Cache内部专用DNS解析得到此域名的实际IP地址，再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求；

5)、缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后，一方面在本地进行保存，以备以后使用，另一方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程；

6)、客户端得到由缓存服务器返回的数据以后显示出来并完成整个浏览的数据请求过程。

通过以上的分析我们可以得到，为了实现既要对普通用户透明(即加入缓存以后用户客户端无需进行任何设置，直接使用被加速网站原有的域名即可访问，又要在为指定的网站提供加速服务的同时降低对ICP的影响，只要修改整个访问过程中的域名解析部分，以实现透明的加速服务，下面是CDN网络实现的具体操作过程。

1)、作为ICP，只需要把域名解释权交给CDN运营商，其他方面不需要进行任何的修改；操作时，ICP修改自己域名的解析记录，一般用cname方式指向CDN网络Cache服务器的地址。

2)、作为CDN运营商，首先需要为ICP的域名提供公开的解析，为了实现sortlist，一般是把ICP的域名解释结果指向一个CNAME记录；

3)、当需要进行sortlist时，CDN运营商可以利用DNS对CNAME指向的域名解析过程进行特殊处理，使DNS服务器在接收到客户端请求时可以根据客户端的IP地址，返回相同域名的不同IP地址；

4)、由于从cname获得的IP地址，并且带有hostname信息，请求到达Cache之后，Cache必须知道源服务器的IP地址，所以在CDN运营商内部维护一个内部DNS服务器，用于解释用户所访问的域名的真实IP地址；

5)、在维护内部DNS服务器时，还需要维护一台授权服务器，控制哪些域名可以进行缓存，而哪些又不进行缓存，以免发生开放代理的情况。

应用举例

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在国内访问量较高的大型网站如新浪、网易等，均使用CDN网络加速技术，虽然网站的访问巨大，但无论在什么地方访问都会感觉速度很快。而一般的网站如果服务器在网通，电信用户访问很慢，如果服务器在电信，网通用户访问又很慢。 [3]  
　　它采取了分布式网络缓存结构（即国际上流行的web cache技术），通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的cache服务器内，通过DNS负载均衡的技术，判断用户来源就近访问cache服务器取得所需的内容，解决Internet网络拥塞状况，提高用户访问网站的响应速度，如同提供了多个分布在各地的加速器，以达到快速、可冗余的为多个网站加速的目的。
　　CDN服务最初用于确保快速可靠地分发静态内容，这些内容可以缓存，最适合在网速庞大的网络中存储和分发，该网络在几十多个国家的十几个网络中的覆盖CDN网络服务器。
　　由于动态内容必须通过互联网来传输，因此要提供快速的网络体验，以满足当今用户的要求，只能通过对互联网流量的独特视角来达到。必须使用先进技术来了解通过互联网的最佳路由，充分利用这些最佳路由，加速通过互联网协议的数据通讯,以改善用户的网络体验。

主要特点

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1、本地Cache加速 提高了企业站点（尤其含有大量图片和静态页面站点）的访问速度，并大大提高以上性质站点的稳定性

2、镜像服务 消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响，实现了跨运营商的网络加速，保证不同网络中的用户都能得到良好的访问质量。

3、远程加速远程访问用户根据DNS负载均衡技术智能自动选择Cache服务器，选择最快的Cache服务器，加快远程访问的速度

4、带宽优化 自动生成服务器的远程Mirror（镜像）cache服务器，远程用户访问时从cache服务器上读取数据，减少远程访问的带宽、分担网络流量、减轻原站点WEB服务器负载等功能。

5、集群抗攻击 广泛分布的CDN节点加上节点之间的智能冗余机制，可以有效地预防黑客入侵以及降低各种D.D.o.S攻击对网站的影响，同时保证较好的服务质量 。

关键功能

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（1）内容发布：它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播（Multicast）等技术，将内容发布或投递到距离用户最近的远程服务点处；

（2）内容路由：它是整体性的网络负载均衡技术，通过内容路由器中的重定向（DNS）机制，在多个远程POP上均衡用户的请求，使得用户请求得到最快内容源的响应；

（3）内容交换：它根据内容的可用性、服务器的可用性以及用户的背景，在POP的缓存服务器上，利用应用层交换、流量分类、重定向（ICP、WCCP）等技术，智能地平衡负载流量；

（4）性能管理：它通过内部和外部监控系统，获取网络部件的状况信息，测量内容发布的端到端性能（如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等），保证网络处于最佳的运行状态。

中国发展

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初期我国CDN市场发展缓慢，2006年后市场陡然升温，国内较为有名的CDN服务商帝联科技，快网，网宿，北京蓝汛等，但整体CDN市场规模、运营成熟度、服务能力和技术研发均较国外存在一定的差距。中国存在以下类型的CDN服务商：

CDN 服务商	优势	劣势
专业CDN服务商	专注核心业务发展，易扩大经营规模进入市场较早，具有成熟的运营机制和较高的服务能力。	受制于电信运营商带宽租用费用，带宽成本是刚性的，不能形成价格优势。由于电信运营商运营支撑系统的不灵活导致带宽资费设置不灵活，不能按需索取，导致CDN的价格居高不下
提供CDN服务的IDC 运营商	拥有带宽资源优势，进入市场较容易	需要添置大量的服务器、网络设备及存储设备，投资成本高
电信运营商	1.拥有巨大的带宽和网络优势，其带宽成本是弹性的，可以配置最优的CDN服务网络资本雄厚，有实力建设规模庞大的CDN网络，拥有品牌优势，与众多互联网公司关系密切，能够引导互联网公司使用CDN服务。 2.已建成流媒体等专用CDN网络在此基础上进行升级和改造，可快速推出多种CDN业务。	1.CDN行业属于技术驱动型产业，电信运营商的CDN技术储备较薄弱。 2.互联互通问题导致运营商只能在自己的网络上做CDN业务，跨网络运营的问题较难解决 3.CDN不是电信运营商的主营业务，缺乏运营经验和服务能力。
自建CDN服务	1.节约服务成本，可控性高 2.免受CDN市场价格波动的困扰，利于成本降低	1.初期投资较大，且增加运营和研发成本 2.非核心业务，易分散对主营业务的精力 3.节点数少，不能完全满足需求
国外CDN服务商	1.资金雄厚，具备技术、运营和服务实力，利于业务开展。 2.在国内开始建设节点，利于市场开拓。	1.与国内一些IDC和ISP采取代理合作的方式来销售自己的服务，难以大规模开展业务 2.非正规竞争，存在安全隐患，将域名解析权掌控在国外运营商的手里
免费自助CDN	1.CDN产品免费提供，专注于对对网站运维技术的一站式解决。 2.自助式CDN解决方案，简单易用，监控解析功能齐全。	1.CDN服务功能和服务能力比较弱 2.对于CDN服务内容有限制，需要备案

参考资料